ГРАНУЛИРОВАННАЯ КОРМОВАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК A23K1/175 

Изобретение относится к гранулированной кормовой добавке для животных и способу ее получения. Данная кормовая добавка представляет собой фосфат кальция с высоким соотношением Са/Р, высокой растворимостью фосфора и низкой буферной емкостью.

Для удовлетворения потребностей домашних животных в фосфоре к большинству кормовых смесей добавляют неорганические кормовые фосфаты, обычно фосфат кальция. Усвояемость фосфора (Р) отличается у разных фосфатов кальция. В качестве примера можно привести Нидерландские таблицы кормов (the Veevoedertabel 2000, Centraal Veevoederbureau), указывающие следующие коэффициенты усваиваемости для свиней:

Таблица 1 Содержание в продуктеКоэффициент усвояемости для свиней (средний)Соотношение Са/РОтносительная растворимость водорастворимого Р (%)% общ. Са% общ.
РМонокальций-фосфат1622,60,830,775-85Дикальций-фосфат, безводный25200,641,380-1Дикальций-фосфат, двухводный2418,20,701,380-1

Определение усвояемости фосфора в экспериментах на животных представляет собой работу, требующую больших затрат времени и средств. Таким образом, в качестве индикатора пищевой ценности используют растворимость фосфора. Поскольку всасывание фосфора в кишечном тракте животных происходит только в форме ионов фосфата, фосфат должен находиться в растворенном состоянии. Чем выше растворимость фосфата кальция, тем лучше фосфор может использоваться животным. Растворимость в воде, лимонной кислоте и цитрате аммония используют как критерий качества в фосфатной промышленности.

Фосфат кальция с соотношением Са/Р>1, таким как в дикальций-фосфате, представляет собой предпочтительный во многих кормовых смесях по сравнению с фосфатом кальция с высоким содержанием Р по отношению к содержанию Са. Однако использование дикальций-фосфата (DCP) ограничено из-за его низкой усвояемости/растворимости, см. Таблицу 1 выше.

Фосфор является дорогостоящим кормовым ингредиентом. За счет улучшения усвояемости бóльшая его часть может быть использована и можно предотвратить передозировку, поскольку неусваиваемая часть фосфора выводится вместе с экскрементами. Из-за неправильного обращения с навозом фосфор может попадать в водоемы и вызывать экологические проблемы из-за избытка удобрений. По этой причине большое внимание при содержании животных уделяется количеству и качеству фосфора.

Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить композицию кальция и фосфора в виде гранул, имеющую высокое соотношение Са/Р и высокую доступность кальция и фосфора, и способ ее получения.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить композицию кальция и фосфора в форме гранул с низкой буферной емкостью.

Другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из описания.

Согласно изобретению, указанные задачи решаются композицией, содержащей кальций, фосфор и серу, и способом ее получения в виде гранул.

Композицию по изобретению получают гранулированием соединения кальция, осуществляемым гранулирующей жидкостью, содержащей серную кислоту.

Когда, например, DCP гранулируют гранулирующей жидкостью, содержащей серную кислоту, согласно приведенной ниже формуле

2CaHPO₄+H₂SO₄→Ca(H₂PO₄)₂+CaSO_4,

то добавленная сера из серной кислоты связывает часть содержания кальция в виде гипса (CaSO₄), что увеличивает содержание свободного фосфата и, таким образом, оказывает положительное влияние на соотношение Са/Р. Поскольку гипс является нейтральным, обеспечивается также пониженная буферная способность получаемого гранулированного продукта. Низкая буферная способность представляет собой преимущество для животных кормов, которые должны иметь низкий рН. В реакции также образуется монокальций-фосфат (МСР) Ca(H₂PO₄)₂, что переводит фосфор в более растворимую в воде форму.

Таким образом, имеется несколько преимуществ способа по изобретению: получаемые высокое соотношение Са/Р, высокая растворимость кальция и фосфора, низкая буферная способность и добавление серы к гранулированному материалу/корму.

WO 00/24268 раскрывает гранулирование MgO при использовании фосфорной кислоты и серной кислоты для увеличения растворимости Mg. Высокая концентрация фосфорной кислоты минимизирует образование гидроксида магния в пользу образования фосфата магния, который является значительно легче растворимым. Также в ходе гранулирования образуется легкорастворимый сульфат магния.

Композиция в виде гранул по изобретению содержит кальций, фосфор и серу.

Композицию получают гранулированием гранулирующей жидкостью, содержащей серную кислоту.

В предпочтительном варианте изобретения серную кислоту добавляют в таком количестве, что конечный продукт включает 1-9 вес.% серы, предпочтительно 3-9 вес.%.

В другом предпочтительном варианте гранулирующая жидкость содержит 25-95 вес.% серной кислоты, предпочтительно 50-80 вес.%.

В одном варианте, гранулирующая жидкость может также содержать фосфорную кислоту, чтобы добавить в продукт фосфат-ионы. Однако высокие концентрации фосфорной кислоты оказывают отрицательное влияние на соотношение Са/Р.

Предпочтительно, соединение кальция при получении композиции по изобретению представляет собой фосфат кальция, наиболее предпочтительно дикальций-фосфат (CaHPO₄).

В случае если источник фосфата представляет собой известняк, содержание серы в конечном продукте предпочтительно составляет 3-8 вес.%. Гранулирующая жидкость предпочтительно содержит 50-65 вес.% фосфорной кислоты и 10-30 вес.% серной кислоты, фосфорная кислота и серная кислота, вместе, предпочтительно составляют 70-90 вес.% гранулирующей жидкости.

В одном из вариантов изобретения серную кислоту добавляют к гранулирующей жидкости в таком количестве, что конечный продукт имеет буферную способность менее 700 мэкв Н⁺/кг.

В процессе гранулирования гранулирующую жидкость можно добавлять различными способами.

В качестве альтернативы гранулирующую жидкость сначала смешивают с имеющимися компонентами. Имеющиеся компоненты включают серную кислоту и, возможно, воду и/или, возможно, фосфорную кислоту, после чего перемешанную гранулирующую жидкость добавляют к соединению кальция в аппарат для гранулирования.

Другая альтернатива состоит в том, что различные компоненты гранулирующей жидкости, т.е. серную кислоту и, возможно, воду и/или, возможно, фосфорную кислоту, добавляют каждый независимо, одновременно или последовательно в аппарат для гранулирования к соединению кальция.

Предпочтительные варианты будут теперь описаны на нескольких примерах и серии исследований. Их не следует считать ограничивающими объем настоящего изобретения.

Примеры

В нижеприведенных примерах растворимость фосфора и растворимость кальция определяли следующим образом.

При комнатной температуре 3 г образца и 300 мл дистиллированной воды перемешивали в течение 30 мин. Затем раствор разбавляли до 500 мл и взбалтывали. Затем раствор фильтровали для удаления оставшихся твердых веществ. Содержание Са²⁺ в растворе определяли индуктивно связанной плазменной спектроскопией (ICP) и количество растворенного фосфора определяли методом Quimociac. Эти два метода хорошо известны в данной области.

Используемая серная кислота имела концентрацию 96% и используемая фосфорная кислота имела концентрацию 56%, рассчитанную по Р₂О₅.

Для определения буферной емкости 10г измельченного образца смешивали с 490 г воды и титровали 1н. HCl и 1н. NaOH соответственно до рН 3,0. Величина должна была оставаться постоянной в течение по меньшей мере 2 мин. Израсходованное количество (мл) HCl и количество (мл) NaOH пересчитывали на 100 = мэкв Н⁺/кг образца.

Пример 1

Порошкообразный дикальций-фосфат (DCP) гранулировали различными комбинациями серной кислоты (SA)/воды/фосфорной кислоты (РА). После гранулирования конечный продукт сушили при 90°С. Образцы были получены согласно таблице 2.

Таблица 2
DCP+SVS/вода/POSОбразецDCP (г)SA (вес.%).Вода (вес.%)РА (вес.%).12358911-22357921-32356931-42355941-52355347-62353862-7235373924823531462392352179-Сравнительный образец235-6238

После высушивания различные продукты оценивали с точки зрения содержания в продукте Р, Са и S, растворимости в воде и буферной способности. См. Таблицу 3 ниже.

Таблица 3
Содержание продуктов, растворимость в воде, соотношение Са/Р и буферная способностьОбразецСодержание в продукте (%)Растворимость в водеСоотношение Са/РБуферная способность, мэкв Н⁺/кг Р общ.Са общ.S общ.Р% отн.Са% отн.114,119,88,799941,40130215,021,08,189511,40240315,721,77,480551,38335416,022,36,770551,39355516,423,06,059401,40350617,624,54,134351,39820718,422,94,053391,24400818,121,74,570601,20350918,024,52,014101,36Нет данныхсравнительный образец22,226,32<0,11591,192050        DCP*1824,7-0-1Нет данных1,365920MCP*22,717,4-75-85Нет данных0,77700* Частотные величины этих соединений (Kemira GrowHow, Sweden)

Как видно из таблицы выше и в сравнении с табличными значениями DCH и МСР, была получена хорошая растворимость фосфора и кальция. Превосходные результаты были получены и в случае, когда содержание серы в конечном продукте поддерживали в диапазоне между 1 и 9 вес.%. В особенности хорошие растворимости были получены, когда содержание серы в конечном продукте составляло 3-9 вес.% и гранулирующая жидкость содержала более 25 вес.% серной кислоты. Однако сравнительный образец, к которому добавляли только фосфорную кислоту, показал низкую растворимость фосфора и растворимость кальция. При добавлении фосфорной кислоты к серной кислоте в образцах 7 и 8 уменьшалось соотношение Са/Р. Буферная способность уменьшалась с увеличением добавления серной кислоты.

Пример 2

Порошок известняка (CaCO₃) гранулировали различными комбинациями фосфорной кислоты (РА), серной кислоты (SA) и воды. После гранулирования конечный продукт сушили при 90°С. Образцы были получены согласно таблице 4.

Таблица 4
Известняк/POS/SVS/водаОбразецCaCO₃ (г)PA (вес.%)SA (вес.%)вода (вес.%)A146,965314B146,9751411C146,976717D146,982144E146,974214F146,978184G146,983134Сравнительный образец146,981019

После высушивания различные продукты оценивали на содержание в продукте Р, Са и S и на растворимость в воде. См. Таблицу 5 ниже.

Таблица 5
Содержание продуктов, растворимость в воде и соотношение Са/РОбразецСодержание в продукте %Растворимость в водеСоотношение Са/Р Р общ.Са общ.S общ.Р (вес.%) отн.Са (вес.%) отн.A13,618,47,998901,35B15,621,23,581501,36C16,923,21,951261,37D16,219,83,093601,22E14,520,04,895681,38F16,818,14,592851,08G16,919,53,297791,16Сравнительный образец18,425,2<0,12791,37

Как видно из Таблицы 5 выше, хорошая растворимость фосфора и кальция была получена в том случае, когда содержание серы в конечном продукте поддерживали в диапазоне между 1 и 9 вес.%. Однако сравнительный образец, к которому не добавляли серную кислоту, показал низкую растворимость фосфора и кальция.

Сам монокальций-фосфат имел довольно высокую растворимость кальция и фосфора, 57 Р% отн. и 75 Са% отн, но и здесь растворимость кальция и фосфора возрастала при добавлении к гранулирующей жидкости серной кислоты.

Также проводили эксперименты с трикальций-фосфатом, который подвергали грануляции при использовании гранулирующей жидкости, содержащей серную кислоту. Трикальций-фосфат использовали в виде химически чистого гидроксилапатита, (Са₅(ОН)РО₄)₃. Добавление серной кислоты в гранулирующую жидкость приводило к концентрации серной кислоты в конечном продукте около 5 вес.%. В качестве исходного образца использовали химически чистый гидроксилапатит. Следующие величины (Таблица 6) были получены при исследовании образца и исходного образца.

Таблица 6
Содержание в продукте и растворимость в воде Гидроксилапатит (исходный)Гидроксилапатит после добавления S%Ca39,632,8%P19,315,5%S-5,5%P водорастворимый<0,10,7 (4,5% отн.)%Ca водорастворимый<0,16,5 (19,8% отн.)

Увеличение растворимости фосфора и растворимости кальция при гранулировании трикальций-фосфата не настолько сильное, как в случае гранулирования дикальций-фосфата. Однако и в этом случае было достигнуто увеличение растворимости кальция и фосфора.

Настоящее изобретение также предоставляет преимущество, состоящее в том, что добавление серной кислоты увеличивает содержание серы в пищевой дополнительной компоненте. Действительно, сера представляет собой необходимый элемент, который может находиться в недостаточных количествах в некоторых поддерживающих кормовых рационах. Наличие серы представляется полезным, прежде всего в случае жвачных животных, бактерии рубца которых являются зависимыми от источника серы.

Изобретение относится к кормопроизводству. Способ получения гранулированной кормовой добавки для животных, содержащей кальций и фосфор, в которой соединение кальция гранулировано при добавлении гранулирующей жидкости, отличающийся тем, что гранулирующая жидкость содержит серную кислоту в таком количестве, что конечный продукт содержит 1-9 вес.% серы. Гранулированная кормовая добавка для животных, содержащая кальций, фосфор и серу, в которой содержание серы составляет 1-9 вес.%. Обеспечивается высокое соотношение Са/Р и высокая доступность кальция и фосфора. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Способ получения гранулированной кормовой добавки для животных, содержащей кальций и фосфор, в которой соединение кальция гранулировано при добавлении гранулирующей жидкости, отличающийся тем, что гранулирующая жидкость содержит серную кислоту в таком количестве, что конечный продукт содержит 1-9 вес.% серы.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулирующая жидкость включает 25-95 вес.% серной кислоты.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что серную кислоту добавляют в таком количестве, что конечный продукт имеет буферную способность менее чем 700 мэкв H⁺/кг.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение кальция представляет собой дикальций-фосфат.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение кальция представляет собой известняк.6. Гранулированная кормовая добавка для животных, полученная способом по любому из пп.1-5, содержащая кальций, фосфор и серу, в которой содержание серы составляет 1-9 вес.%.7. Гранулированная кормовая добавка для животных по п.6, которая имеет буферную способность менее 700 мэкв Н⁺/кг.